JP4190428B2 - データ伝送方法およびデータ伝送機 - Google Patents

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Description

本発明は、ディジタル符号化されたビット列を伝送プロトコルに合わせてパケット化し
て伝送するデータ伝送方法およびデータ伝送機に関する。
近年、画像圧縮の研究・開発が進み、MPEG4(ISO/IEC14496−2)、
H.264(ISO/IEC14496−10)などの視覚情報(画像)符号化方法や、
MPEG2−TS(MPEG2-Transport Stream)(ISO/IEC13818−1
)などの伝送プロトコルが規格化されている。そして、この方法は、ディジタル放送、イ
ンターネット通信、携帯電話通信等といったような様々な分野で用いられている。
画像をMPEG4方式で符号化し、MPEG2−TS伝送プロトコルで伝送する場合、
MPEG4エンコーダで符号化したエレメンタリーストリーム(Elementary Stream)
をMPEG2−PES(MPEG2-Packetized Elementary Stream)パケットへ変
換し、MPEG2−TS MUXで多重化して伝送する方法が用いられている(例えば、
特許文献1参照)。
図6は、特許文献1のデータ伝送における伝送システムを示したものである。この伝送
システムは、符号化器101からのMPEG4ストリームSTM10をパケット化装置1
02に供給し、MPEG2−PESパケットに変換する。この変換されたMPEG2−P
ESパケットのストリームSTM11は多重化装置103に供給され、MPEG2−TS
形式のストリームSTM12に形成されて無線送信される。
パケット化装置102のヘッダ検出部111は、まず、MPEG4ストリームSTM1
0からヘッダを検出する。そして、ヘッダ情報の複製情報はヘッダバッファ部112へ蓄
積され、入力されたデータはバッファ部115へ蓄積される。その後、時間情報生成部1
13は、ヘッダバッファ部112に蓄積されたヘッダの複製情報を解析して、Video O
bject Layerヘッダ、Video Object Planeヘッダから所定の時間情報を検出し、
そのデータよりDTS(Decoding Time Stamp)、PTS(Presentation Time
Stamp)などの時間情報を生成する。そして、PESヘッダ生成部114はこの時間情報
を挿入したPESヘッダを生成する。PES化部116は、このようにPESヘッダ生成
部114で生成されたPESヘッダを、バッファ部115に蓄積されたMPEG4ストリ
ームSTM10に付加して、MPEG2−PESパケットを順次構成し、ストリームST
M11を生成して多重化装置103へ出力する。
ここで、特許文献の実施例に示されている、MPEG2−TSへの変換前のMPEG4
符号化データのヘッダ情報を参照して、MPEG2−PESパケットのヘッダを生成し、
MPEG2−PESパケット生成する技術を、H.264符号化データからMPEG2−
TSなどへの変換に用いた場合について考えてみる。
このH.264エンコーダで映像情報を符号化し、H.264符号化データをMPEG
2−TSプロトコルで伝送する場合にも、前記MPEG4の場合と同様に、H.264符
号化データにMPEG2−PESヘッダを付加してMPEG2−PESパケットを生成し
、無線通信することになる。
そして、MPEG2−PESヘッダを生成する場合には、ヘッダバッファ部に蓄積され
たヘッダを解析して所定の情報を検出し、その情報を使用してDTS、PTSの時間情報
を時間情報生成部にて生成するが、H.264符号化データ(以下、H.264エレメン
タリーストリーム(Elementary Stream)とする)の場合、その所定の情報とは、SE
I NAL unit(Supplemental Enhancement Information Network Abstract
ion Layer)内の時間情報がそれにあたり、時間情報とは20種類のSEI message
情報のうち、Buffering period SEI message、Picture timing SEI messa
geがそれにあたるものである(以下、SEI時間情報とする)。
特開2002−261824号公報(5頁乃至7頁、16頁、図1)
H.264エレメンタリーストリームをMPEG2−TS伝送プロトコルのような下位
レイヤを形成して伝送する場合、PESパケットヘッダ内のDTS、PTSなどの時間情
報を生成するためにH.264エレメンタリーストリーム内のSEI時間情報を参照した
以後は、上位レイヤのSEI時間情報を全く参照、又は使用しないため、一つのPESあ
たり数十バイトの無駄なSEI時間情報を伝送しているという問題点が生じることになる
そこで、本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、上記の様に,下位レ
イヤを形成した場合、上位レイヤにおいて冗長となる情報を削除し、その削除した情報容
量分だけ他の情報の発生符号量を増加させて伝送することができるデータ伝送方法および
データ伝送機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のデータ伝送方法は、データを符号化した後、その
ストリームを伝送プロトコルにあわせてパケット化して伝送するデータ伝送方法であって

入力データの主情報を所定の発生符号量で符号化するステップと、前記主情報の附属情報
を符号化するステップと、符号化された前記主情報及び前記附属情報を組み合わせてビッ
ト列を作成するステップと、前記ビット列中の前記附属情報の少なくとも一部を参照して
前記伝送プロトコルに合致したパケットのヘッダを作成するステップと、前記ビット列中
から少なくとも一部の前記附属情報を削除したビット列に前記ヘッダを付加してパケット
化するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明のデータ伝送機は、データを符号化した後、そのストリームを伝送プロト
コルにあわせてパケット化して伝送するデータ伝送機であって、入力データの主情報を所
定の符号発生量で符号化した符号化主情報と、前記主情報の附属情報を符号化した符号化
附属情報を組み合わせて所定長のビット列を出力するエンコード手段と、前記ビット列中
の前記附属情報の少なくとも一部を参照して前記伝送プロトコルに合致したパケットのヘ
ッダを作成すると共に、前記ビット列中から少なくとも一部の前記附属情報を削除したビ
ット列に前記ヘッダを付加してパケット化するパケット手段とを有することを特徴とする
本発明によれば、下位レイヤを形成した場合、上位レイヤにおいて冗長となる情報を削
除し、その削除分の情報容量分だけ他の情報の発生符号量を増加させて伝送することがで
きる。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明におけるデータ伝送機の実施の形態を図1、図3及び図4を参照して説明する。
この実施の形態では、H.264符号化方式によって符号化したデータをMPEG2−T
Sシステムにてパケット化して伝送する例を説明する。
図1は、本発明の実施の形態におけるデータ伝送機の内部構造を示したブロック図であ
る。図3は、H.264エンコーダ3の内部構成を示したブロック図である。図4は、パ
ケット化部4の内部構造を示したブロック図である。データ伝送機1は、映像入力部2と
、H.264エンコーダ3と、パケット化部4と、MUX5と、制御部6と、送信部7な
どから構成される。そして、それぞれ映像入力部2、H.264エンコーダ3、パケット
化部4、MUX5、送信部7は、制御部6によって動作制御が行われている。
まず、各部の動作を説明する。映像入力部2は、例えばCCDカメラなどのカメラで構
成され、制御部6による起動によって作動する。そして、映像入力部2で入力された映像
情報はH.264エンコーダ3へ送られる。
H.264エンコーダ3は、図3に示すようにA/D変換部11、映像情報符号化部1
2、附属情報符号化部13、符号量調整部14等によって構成され、附属情報符号化部1
3から映像情報符号化部12へは、符号化レート、プロファイル、レベル、その他符号化
に関するデータなどが送られ、映像情報符号化部12から附属情報符号化部13へは、画
像のスキップ情報や、符号化終了情報などが送られる。そして、映像情報符号化部12は
、映像入力部2より送られてきた映像情報を、上記の附属情報符号化部13から送られて
くる符号化に関するデータに基づき、また符号量調整部14により発生する符号量を調整
されながらH.264符号化方式にて符号化する機能を有する。また、附属情報符号化部
13は時間情報、符号化レート、プロファイル、レベル、その他符号化に関するデータな
どの附属情報などの附属情報を符号化する機能を有する。そして、それぞれの符号化部に
おいて、H.264符号化方式で符号化された符号化データは、パケット化部4に映像ス
トリームSTM1として送られる。
パケット化部4は、図4に示すようにSEI NALユニット検出部21と、バッファ
部22と、PESパケット生成部23と、SEI NALユニットバッファ部24と、時
間情報生成部25と、PESヘッダ作成部26と、削除部27等によって構成され、H.
264エンコーダ3から送られてきた映像ストリームSTM1をMPEG2−TSシステ
ムで伝送するためのPESパケットを生成する。このパケット化部4で生成されたPES
パケットは、映像ストリームSTM2としてMUX5に送られる。
MUX5は、パケット化部4から送られてくる映像ストリームSTM2をMPEG2-
TSシステムにて伝送するために、映像ストリームSTM2をTSパケットに分割したり
、他のストリームSTM3と多重化したりする機能を有する。ここで多重化されたデータ
はストリームSTM4として送信部7へ一定ビットレートで送られる。
送信部7は、MUX5から送られてきたストリームSTM4に対して変調等を行い無線
通信によって伝送する機能を有する。
次に、本発明における実施の形態におけるデータ伝送機のパケット化方法について図1
乃至図5を参照して説明する。図2は本発明の実施の形態において、H.264エレメン
タリーストリームがMPEG2−TSシステムに合致するようにPESパケットに変換さ
れるH.264エレメンタリーストリームの1AUの状態を示したものである。また、図
5は、本発明の実施の形態におけるデータ伝送機の動作を示したフローチャートである。
まず、H.264エンコーダ3のA/D変換部11は、映像入力部2から映像情報が入
力されると(図5のステップ31a)、A/D変換を行い、その情報を映像情報符号化部
12に送る(図5のステップ32)。その後、映像情報符号化部12は、附属情報符号化
部13から送られる符号化レート、プロファイル、レベル、その他符号化に関するデータ
などの附属情報や(ステップ33bからの矢印)、以下に説明する符号量調整部14から
送られる符号量発生許可情報に基づき、映像情報の符号化を行う(図5のステップ33a
)。また、映像情報の符号化が行われると、画像のスキップ情報や符号化終了情報が送ら
れる(図5のステップ33aからステップ33bへの矢印)。
H.264エンコーダ3の符号量調整部14は、映像情報符号化部12での符号化にお
ける符号量を調整する機能を有している。符号量調整部14は、後に削除部27によって
削除される(a)buffering period SEI messageおよび(b)picture timing
SEI message(以下、それらをSEI時間情報という)の容量サイズを、附属情報符
号化部13で符号化している段階で附属情報符号化部13より受け取ると、あらかじめ定
められた1アクセスユニット(以下、1AUという)の情報容量(図2の(1)参照)よ
りサイズmだけ多い符号化情報の発生を映像情報符号化部12へ許可する。これにより、
映像情報符号化部12は1AUに対する情報をサイズm分だけ多く符号化する(図2の(
2)参照)。
この増加されるサイズmは、後に削除されるSEI時間情報のサイズに基づき設計時に
予め設定される。また、稼動時に映像情報符号化部12に対してSEI時間情報のサイズ
に基づいた値を設定するようにしても良い。この場合、それぞれのアクセスユニットに増
加するサイズmはアクセスユニット毎に異なっても良いが(mは0以上の値)、必ず増加
するサイズmの合計は、削除されるSEI時間情報のサイズの合計と同じでなければなら
ないし、かつ、それぞれの増加するサイズmは、H.264エンコーダ3及びパケット化
部4内部の全てのバッファ(図示しないものも含む)が破綻しないように設定しなければ
ならない。
一方、H.264エンコーダ3の附属情報符号化部13は、入力情報の符号化レート、
プロファイル、レベル、その他符号化に関するデータなどの附属情報が決定されると(図
5のステップ31b)、その符号化を行う(図5のステップ33b)。また、符号化レー
ト、プロファイル、レベル、その他符号化に関するデータなどの符号化された情報を映像
情報符号化部12へ送る(図5のステップ33bからステップ33aへの矢印)。その後
、図2の(2)に示すように、ステップ33aで映像情報を符号化したものをVCL N
AL units of a primary coded pictureへ格納し、ステップ33bで符号化レー
ト、プロファイル、レベル、その他符号化に関するデータなどの附属情報を符号化したも
のをAccess Unit Delimiter NAL unit、Sequence Parameter Set NA
L unit、Picture Parameter Set NAL unit、及びSEI NAL unitに格
納し、1AUごとに組み合わせて、H.264エレメンタリーストリームを形成する。こ
のエレメンタリーストリームが作られると、H.264エンコーダ3からパケット化部4
へ映像ストリームSTM1として送られる(図5のステップ34)。
パケット化部4のSEI NALユニット検出部21は、H.264エンコーダ3から
映像ストリームSTM1を受け取ると、その映像ストリームSTM1からSEI NAL
unitを検出する。そして、そのSEI NAL unit中のSEI時間情報の複製情報を
作成してSEI NALユニットバッファ部24へ送り、SEI時間情報の複製情報を一
時蓄積する。また、SEI NALユニット検出部21は検出されたSEI NAL un
itにSEI時間情報以外の情報が含まれるか否かを判断する(図5のステップ35)。
ステップ35のSEI NAL unitにSEI時間情報以外の情報が含まれるか否かに
係わらず、SEI NALユニットバッファ部24に一時蓄積されたSEI時間情報の複
製情報は、時間情報生成部25に出力される。そして、時間情報生成部25は、SEI
NAL unit内にあるSEI時間情報を参照して、PESヘッダとなるPTS,DTSの
各情報を作成し、それらの情報をPESヘッダ作成部26へ送る。
PESヘッダ作成部26は、時間情報生成部25で作成されたPTS,DTSの情報、
個別のストリームを識別するストリームID、PESパケットのサイズ情報、スクランブ
ルの有無、アライメント方法、著作権情報の有無などの情報から構成されるPESヘッダ
を作成する(図5のステップ36a)。そして、そのPESヘッダはPESパケット生成
部23に送られる。
また、ステップ35におけるSEI NAL unitの検出でSEI時間情報以外の情報
が含まれることを検出した場合(図5のステップ35のYes)、まず、SEI NAL
ユニット検出部21は送られてきたストリームSTM1を削除部27に送出する。その後
、削除部27はストリームSTM1の一部であるSEI NAL unitからSEI時間情
報を削除すると共に、SEI時間情報以外のSEI NAL unitに存在していた情報に
よってSEI NAL unitを形成する(図5のステップ36b)。そして、ステップ3
6bで生成されたエレメンタリーストリームはバッファ部22に送られる。そして、この
エレメンタリーストリームはバッファ部22で一時蓄積され、その後、PESパケット生
成部23に送られる。
また、ステップ35におけるSEI NAL unitの検出でSEI時間情報以外の情報
が含まれていないことが検出された場合(図5のステップ35のNo)、SEI NAL
ユニット検出部21は送られてきたストリームSTM1を削除部27に送出する。その後
、削除部27はSEI NAL unitを削除する。そして、削除されたSEI NAL
unit以外のエレメンタリーストリームはバッファ部22に送られる。そして、このエレ
メンタリーストリームはバッファ部22で一時蓄積され、その後、PESパケット生成部
23に送られる(図5のステップ36c)。
次に、PESパケット生成部23は、PESヘッダ作成部22にて作成されたPESヘ
ッダと、バッファ部22から出力されたエレメンタリーストリームとを受け取ると、エレ
メンタリーストリームの先頭にPESヘッダを付加したPESパケットを生成する(図2
の(3)参照)(図5のステップ37)。
その後、PESパケット生成部23によって生成されたPESパケットはストリームS
TM2としてMUX5に送られ、前述の通り、MUX5ではTSパケットへの分割、多重
化が行われ、そのストリームSTM4が送信部7に送られる(図5のステップ38)。こ
こで、TSパケットとは、PESパケットを188バイトごとに分割し、TSヘッダと呼
ばれるPIDなどが含まれたヘッダを付したものである(図2の(4)参照)。そして、
送信部7では、ストリームSTM4に対して変調等を行い、無線通信によって伝送する(
図5のステップ39)。
なお、この実施形態では、パケット化部4内において、バッファ部22におけるデータ
蓄積処理の前にSEI NAL unitあるいはSEI時間情報を削除する削除部27を設
けたが、PESパケットを作成する方法はこれに限定することなく、PESパケット生成
の際に、PESヘッダ内に含まれる時間情報(PTS,DTSなど)がH.264エレメ
ンタリーストリームのSEI NAL unit内にあるSEI時間情報を参照して作られて
いること、およびPESパケット生成部23に送られるエレメンタリーストリームにSE
I時間情報が削除されている状態になっていることの二点が満たされているならば、実施
例以外の構成でも構わない。
また、符号量調整部14での符号量調整は、SEI時間情報の容量サイズ分だけ、1A
Uの映像情報符号化量を多くすることを許容することに限定するとなく、Iフレーム以外
のフレームを符号化する時にはサイズmの半分を許容し、Iフレームを符号化するときに
は最大限のサイズを許容するなど、MUX5から送信部7へ送られるSTM4の情報量が
一定ビットレートに制御できる方法であり、かつ、H.264エンコーダ3及びパケット
化部4内部の全てのバッファ(図示しないものも含む)が破綻しないような符号量調整方
法であるならば、他に応用可能である。
また、本発明の実施の形態で用いられるデータ伝送機1は、H.264符号化方式によ
って符号化された映像情報をMPEG2−TSシステムに合致したパケットを生成して伝
送する場合を紹介したが、H.264符号化方式、MPEG2−TSシステムに限定する
ことなく、上位レイヤに存在する符号化データの中で、その情報が取り除くことができ、
かつ下位レイヤの符号化データで代替可能な符号化データがある場合にも、適用すること
が可能である。また、実施形態に示したデータ伝送方法およびデータ伝送機の伝送対象は
、入力映像情報に限定していたが、これに限定されることなく、どのようなデータでも良
い。
本発明の実施の形態によれば、例えばH.264符号化方式によって符号化された画像
データをMPEG2−TSシステムに合致するパケットを生成して伝送する際、PESパ
ケット作成後に冗長となる時間情報を削除することができる上、その削除する時間情報の
データ分を映像データの符号量を多く増やせるため、映像画質がより良いデータを伝送す
る事ができる。
本発明の実施の形態におけるデータ伝送機の内部構造を示したブロック図。 本発明の実施の形態において、H.264エレメンタリーストリームがMPEG2−TSに変換されるエレメンタリーストリーム(Elementary Stream)の状態を示した図。 本発明の実施の形態におけるデータ伝送機の内部にあるH.264エンコーダ3の内部構造を示したブロック図。 本発明の実施の形態におけるデータ伝送機の内部にあるパケット化装置4の内部構造を示したブロック図。 本発明の実施の形態におけるデータ伝送機によるデータ伝送方法を示したフローチャート。 従来のデータ伝送におけるパケット化装置および伝送システムを示した図。
符号の説明
1 データ伝送機
2 映像入力部
3 H.264エンコーダ
4 パケット化部
5 MUX
6 制御部
7 送信部
11 A/D変換部
12 映像情報符号化部
13 附属情報符号化部
14 符号量調整部
21 SEI NALユニット検出部
22 バッファ部
23 PESパケット生成部
24 SEI NALユニットバッファ部
25 時間情報生成部
26 PESヘッダ作成部
27 削除部

Claims (8)

  1. データを符号化した後、そのストリームを伝送プロトコルにあわせてパケット化して伝
    送するデータ伝送方法であって、
    入力データの主情報を所定の発生符号量で符号化するステップと、
    前記主情報の附属情報を符号化するステップと、
    符号化された前記主情報及び前記附属情報を組み合わせてビット列を作成するステップと

    前記ビット列中の前記附属情報の少なくとも一部を参照して前記伝送プロトコルに合致し
    たパケットのヘッダを作成するステップと、
    前記ビット列中から少なくとも一部の前記附属情報を削除したビット列に前記ヘッダを付
    加してパケット化するステップと
    を有することを特徴とするデータ伝送方法。
  2. 前記主情報の符号化は、予め定められた1アクセスユニットより所定のサイズだけ多い
    符号量で符号化することを特徴とする請求項1に記載のデータ伝送方法。
  3. 前記所定サイズは、前記削除される前記附属情報のサイズに基づいたサイズであること
    を特徴とする請求項2に記載のデータ伝送方法。
  4. データをH.264符号化方式で符号化した後、そのストリームを伝送プロトコルにあ
    わせてパケット化して伝送するデータ伝送方法であって、
    入力データの主情報をH.264符号化方式に基づき所定の符号発生量で符号化するステ
    ップと、
    前記主情報の附属情報をH.264符号化方式に基づき符号化するステップと、
    符号化された前記主情報及び前記附属情報を組み合わせてビット列を作成するステップと

    前記ビット列中の前記附属情報の少なくとも一部を参照して前記伝送プロトコルに合致し
    たパケットのヘッダを作成するステップと、
    前記ビット列中から少なくとも一部の前記附属情報を削除した情報に前記ヘッダを付加し
    てパケット化するステップと、
    を有することを特徴とするデータ伝送方法。
  5. データを符号化した後、そのストリームを伝送プロトコルにあわせてパケット化して伝
    送するデータ伝送機であって、
    入力データの主情報を所定の符号発生量で符号化した符号化主情報と、前記主情報の附属
    情報を符号化した符号化附属情報を組み合わせて所定長のビット列を出力するエンコード
    手段と、
    前記ビット列中の前記附属情報の少なくとも一部を参照して前記伝送プロトコルに合致し
    たパケットのヘッダを作成すると共に、前記ビット列中から少なくとも一部の前記附属情
    報を削除したビット列に前記ヘッダを付加してパケット化するパケット手段と
    を有することを特徴とするデータ伝送機。
  6. 前記エンコード手段は、前記主情報を予め定められた1アクセスユニットより所定のサ
    イズだけ多く符号化することを特徴とする請求項5に記載のデータ伝送機。
  7. 前記所定サイズは、前記削除される前記附属情報のサイズに基づいたサイズであること
    を特徴とする請求項6に記載のデータ伝送機。
  8. データをH.264符号化方式によって符号化した後、そのストリームを伝送プロトコ
    ルにあわせてパケット化して伝送するデータ伝送機であって、
    入力データの主情報をH.264符号化方式に基づき所定の符号発生量で符号化した符号
    化主情報と、前記主情報の附属情報を前記H.264符号化方式に基づき符号化した符号
    化附属情報を組み合わせて所定長のビット列を出力するエンコード手段と、
    前記ビット列中の前記附属情報の少なくとも一部を参照して前記伝送プロトコルに合致し
    たパケットのヘッダを作成すると共に、前記ビット列中から少なくとも一部の前記附属情
    報を削除したビット列に前記ヘッダを付加してパケット化するパケット手段と、
    を有することを特徴とするデータ伝送機。
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